三种豆科绿肥作物茎和叶角质层蜡质化学组成分析

植物角质层蜡质是一类覆盖于植物表层的疏水有机化合物,在保护植物免受生物与非生物逆境胁迫中发挥着重要作用。为了更好地了解和认识角质层蜡质在夏季绿肥作物抗逆性中的作用,选择柽麻(Crotalariajuncea)、田菁(Sesbania cannabina)和竹豆(Phaseolus calcaratus) 3种夏季豆科绿肥作物,鉴定茎和叶蜡质组分,并分析蜡质总量、各组分含量及碳链分布特征。共鉴定出8类化合物,包括脂肪酸、初级醇、醛、烷烃、烷基酯、二醇、萜类和固醇类化合物,其中前4种以同系物形式存在且为所有植物茎和叶共有成分(柽麻茎中未检出脂肪酸),说明烷合成和醇合成途径是主要的2种蜡质合成途径。田菁茎中鉴定出二醇化合物,其结构初步解析为1,18-30烷醇和1,16-30烷醇。3种绿肥作物茎和叶蜡质总量存在显著种间及部位差异,其中柽麻茎蜡质总含量为16.33μgcm^-2,显著高于田菁茎(6.45μg cm^-2)和竹豆茎(0.72μg cm^-2)。就茎和叶比较,柽麻茎显著高于叶片,其他2种植物茎和叶之间无显著差异。柽麻茎蜡质中,烷烃为优势成分,占蜡质总量的57.38%;叶片以初级醇为优势成分,占蜡质总量的50.12%。田菁茎、叶蜡质中的优势成分均为初级醇,分别占总蜡质的30.12%和71.21%。竹豆茎、叶蜡质中的优势成分均为烷烃,分别占总蜡质的40.79%和39.27%。各组分优势化合物的碳链长度在不同物种、不同部位也存在一定差异,说明参与蜡质合成的基因在物种、器官间有所不同。这些结果为今后从分子水平上揭示角质层蜡质参与夏季绿肥作物抗逆机制提供了理论基础。     

高粱淀粉合成酶新基因SSV的鉴定与特征分析

淀粉合成酶(SS)是植物淀粉生物合成过程中的关键酶之一,目前已鉴定并揭示功能的淀粉合成酶有5个亚型。为利用丰富的基因组数据鉴定高粱基因组里的淀粉合成酶新亚型基因,本文利用生物信息学和分子生物学方法,首次鉴定并分离了编码高粱淀粉合成酶的新亚型基因Sb SSV,并对此基因的内含子-外显子结构、表达特性等进行了分析。结果显示,该基因的全长ORF为2 097 bp,其外显子数量、长度及内含子的位置分布等与玉米和水稻的直系同源基因基本一致,推导的蛋白具有细菌糖原合成酶和植物淀粉合成酶特有的糖基催化和糖基转移保守结构域。系统进化分析表明,Sb SSV与已知的SSIV亚型亲缘关系最近,推测本研究鉴定的Sb SSV基因编码高粱淀粉合成酶新亚型。定量PCR分析表达特性结果显示Sb SSV主要在高粱叶片中表达,其表达受光诱导,具有昼夜节律特性。研究结果可为深入揭示和完善植物淀粉合成代谢机制,以及改良植物产量和品质提供理论基础。